مدل‌سازي عددي نفوذپذيري بتن مسلح به گرافن‌‌اكسايد با استفاده از رويكرد تحليل چندمقياسي

نفوذپذيري را مي توان از عوامل مهم و تأثيرگذار بر دوام بتن دانست. در اين مطالعه، از نانوذرات گرافن اكسايد (GONPs) به منظور كاهش حجم نفوذ آب در بتن استفاده شده است. GONPs محصول لايه برداري شيميايي گرافيت بوده و شامل طيف وسيعي از گروه هاي عاملي اكسيژن فعال مي باشند. در اين پژوهش به منظور مطالعه ي خواص انتقال بتن غيراشباع تقويت شده با GONPs از رويكرد تحليل چند مقياسي استفاده شده است. در مقياس نانو، پارامترهاي انتقال در كلسيم سيليكات هيدراته ي تقويت شده با GONPs از طريق شبيه سازي ديناميك مولكولي (MD) تعيين مي شوند. در مقياس ميكرو مدل سازي سيمان هيدراته انجام گرفته و مشخصه هاي نفوذپذيري آن مشخص مي شود. در آخر و در مقياس مزو، يك مدل سه فازي از بتن شامل سنگدانه، خمير سخت شده ي سيمان و ناحيه ي انتقال بين دو سطح (ITZ) مدل سازي شده تا شبيه سازي جريان اشباع نشده تحت اثرات توأم مكش موئينه، فشار هيدرواستاتيك خارجي و گرانش انجام گيرد. به منظور صحت سنجي و تأييد قابليت اطمينان مدل چند مقياسي، نتايج عددي با داده هاي آزمايشگاهي انجام گرفته در اين مطالعه جهت پيش بيني خواص انتقال آب در بتن اشباع نشده مقايسه شدند. مقايسه ي نتايج آزمايشگاهي و عددي نشان داد كه روش پيشنهادي مي تواند پيش بيني قابل قبولي از پارامترهاي نفوذپذيري در بتن را ارائه دهد. نتايج مدل سازي عددي نيز نشان داد كه اختلاط درصد بسيار كمي از GONPs ها مي تواند به طور مؤثري از ورود مولكول هاي آب به بتن جلوگيري كند. درواقع با افزودن GONPs خواص انتقال بتن ارتقاء يافته كه متعاقباً دوام آن نيز بهبود مي يابد.